Des chercheurs de l'Université du Tohoku ont réalisé une avancée révolutionnaire dans la technologie des batteries en développant un nouveau matériau de cathode pour les batteries rechargeables au magnésium, qui permet une charge et une décharge efficaces même à basse température.
Les détails des résultats ont été publiés dans le Journal of Materials Chemistry A.
Les scientifiques ont étudié des matériaux appelés DRX, composés de différents éléments chimiques (dont le lithium, le chrome, le manganèse, le fer, le zinc et le molybdène), pour être utilisés comme électrodes dans les batteries à base de magnésium (RMB). Ces batteries présentent plusieurs avantages potentiels par rapport aux batteries lithium-ion, mais la recherche en est encore à ses débuts.
Décharge d'ions magnésium d'une structure cristalline de sel
L’un des principaux problèmes était de comprendre comment insérer et retirer le magnésium de l’électrode de manière réversible (c’est-à-dire rechargeable). Les matériaux DRX ayant une structure saline (similaire au sel gemme) ont suscité un intérêt particulier.
Le problème a été résolu en suivant un ensemble de techniques avancées telles que :
- Création de places vides (lacunes) dans la structure cristalline : En introduisant du lithium dans la composition initiale du DRX, après son extraction les « places vides » nécessaires au mouvement du magnésium sont créées.
- Contrôler l'état d'oxydation (la charge) des autres métaux : Ceci est important pour équilibrer les charges électriques lors de l'insertion et de l'extraction du magnésium.
- Augmenter la diffusion du magnésium : La présence de lithium favorise la diffusion des ions magnésium au sein de la structure.
Il s’agit de la première utilisation d’oxyde de roche comme matériau cathodique pour les RMB. La stratégie à haute entropie utilisée par les chercheurs a permis aux défauts cationiques d’activer la cathode d’oxyde de roche.
Jusqu’à présent, des températures élevées étaient nécessaires pour augmenter la mobilité du magnésium dans les matériaux cathodiques conventionnels, tels que ceux à structure spinelle. Le matériau présenté par les chercheurs de l'Université du Tohoku fonctionne efficacement à seulement 90°C, démontrant une réduction significative de la température de fonctionnement requise et faisant ainsi du magnésium un matériau pouvant être utilisé de manière rentable dans la cathode.
Ce que cela signifie en pratique
Tomoya Kawaguchi, professeur à l'Institut de recherche sur les matériaux (IMR) de l'Université du Tohoku, souligne les implications plus larges de l'étude.
Le professeur a déclaré : « Le lithium est rare et inégalement réparti, tandis que le magnésium est disponible en abondance et offre une alternative plus durable et plus économique aux batteries lithium-ion. Les batteries au magnésium, dotées du nouveau matériau cathodique, devraient jouer un rôle central dans plusieurs applications, notamment le stockage sur réseau, les véhicules électriques et les appareils électroniques portables, contribuant ainsi à la transition mondiale vers les énergies renouvelables et à la réduction de l'empreinte carbone .
De plus, le magnésium est également beaucoup plus facile à recycler et pose beaucoup moins de problèmes de pollution environnementale que le lithium. Le magnésium, par exemple, est couramment présent dans le sel marin.
En fin de compte, cette découverte représente une avancée importante dans la recherche de solutions de stockage d’énergie efficaces et respectueuses de l’environnement.
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L'article Du magnésium au lieu du lithium : une nouvelle technique permettra des batteries moins chères et polluantes vient de Scénarios économiques .
Cet article est une traduction automatique de la langue italienne d’un article publié sur le site Scenari Economici à l’URL https://scenarieconomici.it/magnesio-al-posto-del-litio-una-nuova-tecnica-permettera-batterie-meno-costose-e-inquinanti/ le Wed, 17 Apr 2024 10:00:46 +0000.